资源简介

《4.3非数值计算》教学设计
——猜数游戏项目探究
【学科核心素养】
1.能够采用计算机领域的学科方法界定问题、抽象特征、建立结构模型、合理组织数据。（计算思维）
2.通过判断、分析与综合各种信息资源，运用合理的算法形成解决问题的方案。（计算思维）
3. 针对特定的学习任务，运用一定的数字化学习策略管理学习过程与资源，完成学习任务，创作作品。（数字化学习与创新）
【课程标准要求】
1.从生活实例出发，概述算法的概念与特性，运用恰当的方法和控制结构表示简单算法。
2.掌握一种程序设计语言的基本知识，使用程序设计语言实现简单算法。
3.通过解决实问题，体验程序设计的基本流程，掌握程序调式与运行的方法。
4.针对具体的学习任务，体验数字化学习过程，感受利用数字化工具和资源的优势。
【学业要求】
1.依据解决问题的需要，设计和表示简单算法。（计算思维）
2.掌握一种程序设计语言的基本知识，利用程序设计语言实现简单算法，解决实际问题。（计算思维）
3.掌握数字化学习的方法，能够根据需要选用合适的数字化工具开展学习。（数字化学习与创新）
【教学内容分析】
《非数值计算》是教育科学出版社出版的《信息技术》必修1《数据与计算》中，第4单元第2节的内容。根据教参建议和具体学情分析，将本节课分为两个课时，本教学设计为第一课时内容。
整个第二单元的设计是通过编制有趣的程序，探究计算机解决问题的过程，初步了解算法的三种基本结构，以及如何对算法进行描述，熟悉计算机程序设计语言——python的开发环境，学会编写简单的程序解决问题，让学生知道我们也可以编写计算机程序，让计算机帮我们解决问题。
本节课作为编程计算单元的起始部分，内容相对比较简单，对学生编程的要求不高，重在通过“最强大脑”游戏程序让学生了解程序员如何编程解决问题，体验编程的过程和乐趣，以及形成良好的编程习惯。
【学情分析】
（一）现有知识水平
1.学生在生活中会用到“算法”解决问题，但对算法的概念了解不够；
2.缺乏对利用计算机解决实际问题过程的系统化认识。
（二）现有技能准备
1.能够利用计算机解决一些基本问题（如文本编辑、简单地多媒体处理等）；
2.具备一定的操作技术工具的技能。
（三）认知发展水平
1.逻辑思维能力趋于成熟，具有一定演绎归纳能力；
2.自我表现、求知欲较强。
【教学目标】
1.在探究“速记挑战”游戏功能实现的过程中，体会计算机解决问题的过程，理解其基本思想，并能使用自然语言描述算法，理解算法的概念。
2.了解流程图的规范表示方法，学会使用流程图描述算法，知道算法的三种基本结构类型，感受利用数字化工具的优势。
3.认识算法在学习生活中的应用价值，理解计算机解决问题的优势。
【教学重、难点】
教学重点：计算机解决问题的过程
教学难点：算法的描述、算法的三种基本结构
【教学策略】
本项目来源于教材又不拘泥于教材。教材中本节围绕“智力游戏”项目展开。结合学情，我将主题改为“速记挑战游戏”，并在课堂中分享了一种速记方法。掌握好的学习方法，是提高学习成绩的有效途径，通过引导学生关注学习方法，唤起学生高效学习的意识，让本节课更有实际意义。
基于以上分析，本节课从解决实际问题入手，以“速记挑战游戏”为项目进行探究，通过对 “速记挑战游戏”功能的分析、设计与实现电脑“速记挑战游戏”，体验计算机解决问题的过程。了解算法以及特征，通过学生小组合作完成自然语言、流程图算法描述、分组探究代码，，并学会用流程图描述算法的基本控制结构，进一步能形成重视学习方法的意识。通过理解“速记挑战游戏”原理，能形成计编程解决问题的计算思维。
【教学准备】
教师准备：
1.硬件环境：网络机房
2.学习工具：画程软件，python3.8
3.教学资源：PPT课件、电子活动导案、Python程序、参考小助手文档、自主学习微课
学生准备：
要求学生提前分组（以4-5人为一个学习小组，课上可以将一个学习小组的同学安排子在一起，方便他们讨论与分析）
要求学生上课带笔。
【教学流程】
教学流程见如图2.1所示
图2.1“速记挑战游戏”项目探究——计算机解决问题的过程的教学过程
【教学过程】
项目引入
环节一：邀你来战，小组PK
知识技能：记忆宫殿法
教师活动：
很高兴有机会和大家共同学习，首先我想邀请大家来玩一个关于猜数的游戏。游戏规则是这样的，老师在题板上写出一个0-99之间的数字，参赛小组内同学按照座位号顺序每个人猜一个数字，老师根据所猜答案提示猜大了还是猜小了，直到答对为止，老师宣布结束。其余同学担任评委，记录并比对参赛小组回答次数，截至答对，回答次数最少的小组获胜，公布获胜组。
学生活动：
学生代表参加挑战，现场回答。公布获胜组。
教师活动：
如何才能用尽可能少的次数猜中答案呢？你能想出解决猜数问题的最优策略吗？
学生活动：
学生回答分享
教师活动：
提出折半查找
设计意图：用猜数游戏开始本节课，激发学生参与热情和学习兴趣。请学生参与挑战，活跃课堂氛围。通过提问寻找最优策略，引出本节内容。
项目分析
环节二：共同探究，策略分析
知识技能：分治算法
教师活动：
引导学生回答、理解折半查找的原理和过程。
分治策略、二分查找介绍。
布置活动1：猜数游戏1.py半成品加工。
学生活动：
小组合作，成员1：完成学案中程序半成品“猜数字游戏1.py”，运行程序，从键盘输入1个1～99之间的数字；成员2：猜猜看，要多少次才能猜中；成员3：算算看，要多少次才能猜中；成员1：运行程序，查看结果，你们猜/算对了吗？
设计意图：本部分设计来源于教材又不拘泥于教材，对教材中程序进行改编，使之和导课部分紧密衔接，通过程序来检验速记成效，让学生感受计算机程序的魅力，为下一步算法的描述做好铺垫。
环节三：程序实现 ，小组展示
知识技能：程序描述算法；
教师活动：
布置活动2：用python编辑器打开”桌面\学案\活动2”下的”猜数游戏2.py”，进行以下操作并保存结果。
请填空完善程序，实现功能：随机产生一个0-99内的整数，在给定的次数内进行猜数，如果猜的数大了，提示“大了”，如果猜的数小了，提升“小了”，如果猜对了，提示“恭喜你，答对了”，如果在给出猜测得次数内没有猜对，提示“机会用完了，再来一次！”。
编写完成后原名保存并关闭应用软件。
注：程序修改时，请把下划线及序号删除，不能删除注释语句
学生活动：
小组合作，完成半成品程序。
小组合作，游戏挑战。
分享编程思路和技巧。
设计意图：以小组为单位展开，在活动过程中，学生积极思考、分析讨论，分工展示，培养学生与人沟通、团队协作的能力。
项目设计
环节四：堡垒攻坚，游戏设计
教师活动：
布置活动3：拓展活动
游戏改编，你想编写一个什么样的游戏呢？小组讨论游戏规划及可行性。
学生活动：
以小组为单位自主学习学案中：画程软件使用帮助、流程图实例及解析等材料。
根据自然语言的描述，小组协作、讨论，完成活动3：游戏改编。
设计意图：引导学生用流程图描述算法，提升学生逻辑抽象思维能力，为以后程序语言设计的学习做好铺垫。根据具体学情，允许个别小组上交纸质版流程图，不影响教学目标实现，同时能让学生体会计算机解决问题的优势。
环节五：总结拓展，主题升华
请学生总结本节课学习了哪些主要内容，教师补充。
提出希望：学会学习方法，取得更好的成绩。
设计意图：掌握好的学习方法，是提高学习成绩的有效途径，通过引导学生关注学习方法，唤起学生高效学习的意识，让本节课更有实际意义。
项目实施过程
计算机解决问题的过程

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